基于分支分析与突变理论的耦合动力学

过失速机动是现代先进战斗机的重要特征。飞机在大迎角过失速机动飞行时,会产生强烈的运动耦合、惯性耦合等复杂的非线性特性,传统的建模和控制方法都难以准确预测和全面掌握飞机的耦合特性。该文以非线性系统的分支分析和突变理论及相应的数值计算方法为工具,重点对现代先进战斗机急滚机动飞行时的惯性耦合现象和大迎角俯仰运动时的耦合现象进行了特性分析研究,有效全面地揭示了飞机的非线性动力学全局特性以及耦合动力学特性,预测了耦合现象给飞机带来的不利影响,并通过时域仿真验证了该方法的有效性,从而为控制律设计、改善飞机的飞行品质打下基础。     

基于流场显示技术的冰污染平尾失速试飞技术

飞机结冰后的平尾失速(冰污染平尾失速)问题严重威胁着飞行安全。为深入研究飞机结冰后的平尾失速敏感性、建立优化的试飞状态矩阵,国内首次将流场显示技术应用于某型飞机带模拟冰型条件下的平尾失速敏感性验证试飞中。基于试飞中的流场特性和载荷响应,研究了试验飞机的平尾失速特性及失速裕度,对比分析了不同冰型、不同襟翼偏度、不同重心状态下飞机的平尾失速特性,建立了优化的试飞状态矩阵。结果表明：利用流场显示技术可以直观、有效地判断飞机结冰后的平尾失速敏感性以及临界试飞状态,对飞机气动设计的优化及试飞效率的提高具有重要意义。     

某型辅助动力装置进发相容性试飞技术

针对某型飞机辅助动力装置进气系统的飞行试验,首先建立了该飞机机身和辅助动力装置进气系统的仿真模型,并分别对其在地面和空中进行了数值仿真研究,计算了在不同试验条件下,APU进气系统的性能和畸变指数,然后将数值仿真结果同前期试飞数据进行对比,进一步验证数值仿真方法的可靠性,优化仿真模型,最后利用优化后段仿真模型计算后续即将进行段地面试验和飞行试验,为后续侧风、顺风地面试验以及试飞中试验点的选取提供参考,达到了试飞前预测和优化试飞目的。     

直升机自转飞行的最大过载系数试飞验证

为了验证直升机自转飞行的最大过载系数,首先从直升机最大过载系数理论估算模型入手,分析最大过载系数的关键影响因素;其次,通过对模拟自转下滑和俯冲拉起试飞方法的研究,确定自转情况俯冲拉起的初始试验高度、自转进入速度以及纵向重心位置;最后,提出了一种自转情况俯冲拉起试飞方法并经飞行试验验证,结果表明:该方法能够验证直升机自转飞行的最大过载能力;获取的过载系数随拉杆量、旋翼转速的变化关系曲线与理论分析吻合.这对试飞工程师和试飞员理论、驾驶技术培训具有较高的科学研究和推广应用价值.     

特技飞行中姿态参数的测量研究

飞机的姿态参数是研究飞机飞行状态的重要依据,在特技飞行试验中尤为重要,目前飞行试验中飞机姿态参数的测量是由全姿态组合陀螺仪完成的.在大迎角、失速、尾旋等特技飞行试验中.机载陀螺仪输出的姿态参数经数据采集系统处理后与飞机真实飞行状态之间存在误差.通过研究飞机的飞行状态与姿态参数输出特点.分析了姿态参数测量误差存在的原因.利用换向器技术改变输出多值性的问题,并在特技飞行试验中对改进的方法进行了多次验证,以期对今后大迎角、失速、尾旋等高风险、高难度特技飞行试飞中姿态参数的测量起到借鉴与指导的作用,为保证新机试飞任务顺利完成、保障飞行员生命安全提供有效的参考依据.     

Viper Jet无人机等离子体流动控制飞行验证

以往的地面风洞实验研究表明等离子体流动控制具有极大的实用价值。为探索等离子体流动控制应用的关键技术,开展了低速无人机等离子体流动控制飞行验证研究。首先,设计了无人机试飞实验系统和试飞方案,据此进行激励特性测试和地面风洞实验,测试了毫秒脉冲等离子体激励的放电特性,在风洞中验证了毫秒脉冲等离子体流动控制对Viper Jet无人机失速分离的控制效果。然后,进行了Viper Jet无人机等离子体流动控制飞行验证,结果表明AC-DBD激励能有效减小飞机起飞与降落滑跑距离。     

机动飞行时发动机转子振动特性的工程研究

机动飞行条件下的航空发动机转子振动特性研究是近年来的研究热点,但在实际工程中该课题的研究尚不多见。本文从航空发动机转子一般模型出发,提出了机动飞行条件下发动机转子振动特性的一般性观点,并利用某型发动机的试飞数据进行了验证和分析。结果表明,实际飞行分析结果与提出的观点相吻合。     

基于爬升减速机动的大迎角偏离敏感性试飞技术

为防止飞机意外进入大迎角失速尾旋状态，现代电传飞机通常采用左边界保护控制策略。但在使用中，仍然难以避免由于飞行速度超出左边界后“掉入”大迎角状态的现象。为全面评估飞机的左边界飞行安全，必须通过试飞验证飞机大迎角偏离敏感性。采用传统的平飞失速和收敛转弯等试飞方法，难以解决飞机超出左边界后“掉入”大迎角状态后的偏离敏感性评估问题。针对某型飞机迎角限制和抗尾旋控制律的特点，提出了基于爬升减速机动的大迎角偏离敏感性评估方法，采用飞行仿真技术开发了大迎角偏离敏感性试飞动作，建立了在迎角限制和抗尾旋控制律的综合作用下飞机大迎角偏离敏感性和尾旋阻抗程度的评估程序，并且在某型飞机上进行了应用和验证，全面评估了某型飞机的大迎角偏离敏感性和尾旋阻抗程度，为该型机的左边界飞行安全提供了有效的支持。     

基于试飞数据的固定翼飞机盘旋性能仿真分析技术

针对飞行试验过程中的盘旋性能分析问题,提出一种以试飞数据为基础的盘旋性能仿真分析方法。首先依据拉依达准则识别试飞数据中的异常值,并根据提出的移动基准区间牛顿插值方法对异常值修正;然后建立飞机盘旋运动的动力学计算模型,采用欧拉角法通过坐标变换矩阵求解飞机盘旋动力学方程,计算结果应用中心插值算法进行平滑处理。最后基于某型固定翼飞机实际飞行试验中记录的试飞数据进行算例分析,依据能量机动理论绘制完整的盘旋性能飞行包线,将理论计算结果与仿真结果进行对比表明了所建模型与仿真分析方法的有效性与正确性,为飞机的反馈设计及飞行性能的改进提供方法及依据,在工程实际应用上具有一定的可行性。     

飞机大迎角纵向机动稳定性及通向混沌的道路

基于非线性动力学理论,分析了飞机大迎角纵向机动的稳定性及混沌行为。根据纵向机动的动力学模型,分析了飞机在大迎角状态下的飞行稳定性,通过Lyapunov稳定性原理,给出了不同参数匹配条件下飞机的纵向机动稳定域;以升降舵偏角和质量为系统参数,利用Melnikov方法,研究了飞机纵向机动的混沌运动,得到通向混沌的道路;通过数值仿真得出不同条件下的飞机纵向运动的Lyapunov指数,分析实验结果并对理论推演进行了验证。结果表明:大攻角机动情况下,飞机极易进入混沌状态,造成飞行不稳定甚至导致飞行事故。     

飞机稳态失速螺旋特点仿真

针对现有飞机失速螺旋动力学本质和失速特点研究不足的现状,分析了飞机失速和失速螺旋产生的原因,从失速螺旋的进入、定常、改出三个阶段分析了失速螺旋的运动学特点,用力的平衡法推导出失速螺旋运动中的速度、半径、损失高度和时间的计算式及六自由度运动学方程,并运用MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型对稳态平螺旋进行实时仿真计算,通过仿真可以直接观察失速螺旋过程中机体的实时姿态及运动轨迹,解决了飞机稳态尾旋过程状态获取困难的问题。仿真结果表明:构建的模型和使用的方法真实可靠,具有一定的实用性,相关方法也可以运用到其他机型稳态失速螺旋的研究过程中,研究结果可为相关飞行人员提供参考,为安全飞行,避免尾旋奠定理论基础。     

敏捷性尺度计算及模拟试飞

为探讨敏捷性尺度的模拟试飞方法，在地面飞行模拟器上对l架第三代战斗机的主要瞬时敏捷性和功能敏捷性尺度进行了模拟试飞，并把试飞结果与通过计算得到的结果以及F—18HARV的模拟试飞结果进行了对比。结果表明：因完成敏捷性操纵动作所需的时间都非常短暂，且在试飞过程中试飞员也很难保证每次试飞动作都一样，故通过模拟试飞获得满意的敏捷性指标难度较大，为了获得更有意义的敏捷性指标，可考虑对通常的敏捷性尺度的操纵动作进行必要的改进。     

一种机动飞行条件下的飞机整体油箱流固耦合分析方法

为了校核飞机机动飞行条件下整体油箱的结构强度以及密封性能,基于ABAQUS和STAR-CCM+仿真分析工具,探索了一种机动飞行条件下的飞机整体油箱流固耦合数值仿真分析方法,完成了某型飞机机身整体油箱的流固耦合分析,并采用SPH方法对比验证了仿真分析计算结果的准确性.     

民用飞机失速试飞研究

该文在失速基本原理的基础上,研究了现代高性能民用飞机的失速告警系统的原理和实现方式,然后通过对民机设计特点的分析,并结合实际试飞数据,讨论了影响飞机失速速度和失速特性的因素.     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。     

民用飞机失速速度适航审定试飞研究

鉴于失速速度试飞在民用飞机适航审定试飞中的重要性,该文对民用飞机失速速度适航审定试飞进行讨论.重点结合某型号民机的试飞数据,对数据处理方法进行讨论.失速速度是适航审定的重点试飞科目,也是Ⅰ类风险试飞科目.该文的工作可能对后续型号失速试飞提供有用的参考     

基于DCPS通信模型的分布式实时飞行仿真

为满足飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求,基于以数据为中心的发布/订阅通信模型(DCPS),设计实现了一种分布式实时飞行仿真系统.对DCPS通信机制、主题与订阅的匹配语义及其提供的质量服务策略(Qos Policy)进行了深入系统的研究,提出了飞行仿真系统的组件化设计方法,并给出了一致的组件接口和实时数据传输的实现步骤.在用于研究的Boeing 737-800飞行模拟机上对该方法进行了试验验证,结果表明:仿真节点间的通信时延稳定在0.2 ms以内,时延抖动不超过5μs,该方法有效地满足了飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求.     

控制力矩陀螺部分失效时灵敏航天器的姿态机动控制

研究了应用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为姿态控制执行机构,在部分陀螺失效时,灵敏航天器姿态机动的控制问题。对金字塔构型(PC)陀螺群中一只陀螺失效产生的构型变化进行了分析,研究了部分陀螺失效对陀螺群角动量包络及输出力矩的影响,基于最优化理论和坐标变换方法提出了一种利用失效后最大角动量包络提供较大输出力矩的策略。在给定飞行任务的前提下,以某小卫星为例,针对给定的姿态机动任务进行了仿真验证,结果表明使用所设计的方法,小卫星在失效情况下也可以完成姿态机动任务,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于PSO的自抗扰飞行控制律参数优化方法

提出了一种基于粒子群优化(PSO)的自抗扰(ADRC)超机动飞行控制律参数优化方法.分析了自抗扰超机动飞行控制律的参数取值和调节问题,讨论了扩张状态观测器(ESO)中非线性函数的系数对系统性能的影响,并给出了系统的性能指标函数.在给定的参数范围内,采用标准的PSO算法对ESO中非线性函数的系数进行了参数优化,优化结果表明:这种算法可以按性能指标搜索到近似的最优参数.采用该算法得到的参数对超机动飞行控制律进行了数字仿真.仿真结果表明:控制律具有良好的动态和稳态性能,该参数优化方法是有效的.     

民用飞机试飞员培训教材编制研究

试飞员培训教材是试飞员了解新研制飞机的基本资料，在结合与专业设计的深入交流和模拟机实习等培训后，最终帮助试飞员具备对新研制的飞机进行试飞的能力。本文初步介绍了试飞员培训教材的结构和编制要求，论述了依据CCAR-91部、AC-91—11和AC25-1581-1等相关规章进行新研飞机的试飞员培训教材的编制方法，最后对民用飞机试飞员培训教材的编写时机和编制队伍提出了建议，并对编制工作提出了初步建议。